什么是脆性？

涂层的强度和耐久性与其最终使用性能密切相关。涂层受到不同的应力例如木材等基材在其使用寿命期间的尺寸变化、环境和使用条件等，以及需要卓越的耐用性承受不同的压力以保持表现。

脆性是决定涂层质量和耐久性的一个重要指标。在指定应用场景下，脆性就是一个先决性能，它可能直接导致涂层性能失效，因此无论何种涂料，何种应用场景，涂层的脆性，都是至关重要的。例如，当涂有较脆涂层的基材受到应力时，它很容易因产生裂纹而失效，最终失去附着力。

树脂和助剂在涂层脆性中的作用

脆性是指涂层或漆膜在受到应力时断裂的特性。这是指干涂层薄膜在弯曲或弯曲时缺乏抗裂性或断裂性。脆性可由多种因素引起，如干燥/固化方法、增塑剂的迁移、膜厚、湿度和温度等。

树脂和脆性

作为基料的树脂，不论线性还是交联型，都可以使用。

• 线性树脂就像是随机缠绕的意大利面条。与交联型树脂相比，它们更柔软、更柔韧、更不易碎、更易溶解、更透水、耐热性更低。

• 交联型树脂意味着线状树脂在其分子链上的不同位置可以横向结合在一起，由此形成的三维网络结构，通常比线性树脂更坚硬、更硬、更脆、不易溶解、透水性更低、耐热性更强。

代表性树脂在涂料脆性中的作用表现
醇酸树脂是一种用途广泛的涂料，但短油和中油醇类溶剂型涂料在长期暴露下会脆化。
完全或主要基于酚醛树脂具有一些理想的特性，但它们极易脆化。酚醛树脂的脆性是其刚性芳香结构和高交联密度的结果。
交联度越高环氧树脂（或任何密集交联涂层）具有固有脆性。
PVC（聚氯乙烯）本身并不是一种适合于涂料的树脂。它本质上很脆，难以溶解，附着力差。因此，如果没有某种改性，它们很少用于涂料。改性剂是大量增塑剂，它是“PVC乳胶”的通用名称，或在有机介质中进一步分散的原因，称为“乳胶”。
纯硅树脂的涂层，如用于高温应用（如热堆）的涂层，由于其脆性，用途有限。开发聚硅氧烷涂层是为了规避这些限制。
低分子量的树脂，具有相对较高玻璃化转变温度，并且通常很脆。

涂料助剂与脆性

涂料助剂通常可以对硬度、柔韧性、脆性等机械性进行调整。

例如，颜料的分散展色，通常需要分散剂等助剂进行配合，这一过程赋予漆膜强度和硬度。这是因为颜料颗粒可以：

• 充当涂层的承重部分

• 防止膜内移动

然而，临界颜料体积浓度较高时（CPVC）有时会使涂层膜变脆，呈白垩状。

控制漆膜脆性的另一类助剂“增塑剂”，增塑剂可以满足配方体系在低温条件下依旧保持柔韧性，降低硬度并减少了漆膜的脆性。

增塑剂通常是一些完全混合的小分子，用于将树脂分子和颜料颗粒彼此分离。这种分离减少了配方中成分之间的吸引力，并呈现出了更灵活、更柔软、更不易碎的漆膜。

但增塑剂可能会在数月或数年内缓慢蒸发或从薄膜中迁移。结果是，随着时间增长，许多涂料往往变得更硬、更脆。

树脂和助剂的推荐

产品名称	供应商	性能特点描述
SM3370D 醇酸树脂	三木	应用于木器聚脂底漆，其干性好，易打磨，有良好的柔韧性和抗冲击性。
STW600 水性环氧树脂	华谊	表干速度快；具有优异的附着力；具有优异的耐盐雾性；具有自乳化特性；具有良好的耐水性。
PUA2295 二官坚韧聚氨酯丙烯酸酯	三本树脂	良好的固化性，高机械强度，高拉伸性，耐弯折，适中的硬度与柔性。
P901A 增韧、内应力释放添加剂	华明泰	特别适合材料的低温增韧–核的Tg接近-60℃，显著提高抗冲击、增韧性能。

涂层老化-影响脆性的因素有哪些？

现在，不仅树脂和助剂对涂层脆性有影响。并且在不同的条件，例如环境、温度和应变率，都会影响涂层的脆化。

温度

环境温度决定了涂料的韧性和强度。例如，正如我们所知，材料在较低温度下更易碎。涂层在70°F下可能看起来很柔软，但在0°F下测试时会严重开裂。这种行为差异是材料玻璃化转变温度Tg的结果。

脆性对温度的依赖性尤其适用于热塑性涂料，但热固性涂层如果温度低于Tg，其涂层也会坚硬易碎；高于Tg时，涂层将更加柔软，不易形成断裂。

冲击

涂层表面因突然发生机械损伤影响（掉落的工具或石头）可能导致涂层开裂和/或剥落，当涂层具有较高的内应力和非常脆时，或者低于Tg温度时，外力冲击就非常容易造成涂层开裂和破碎。

能量

作用在涂层（或材料）上的能量，可以通过以下方式破坏、降解材料或干扰树脂的化学键（或分子）的结合，破坏掉涂层与基材之间的附着力。例如，长时间暴露在紫外线下会使涂层降解和褪色，进而影响机械性能。此外，长时间接触热能会导致分子振动，从而形成自由基。自由基的存在会导致独立大分子之间的额外交联，这可能会降低冲击强度，并在涂层中产生脆性。

磨损

磨损发生的原因，是由于接触到微小的移动颗粒物质在涂层表面造成的刮擦、擦伤或侵蚀，比如沙子或泥浆。较脆的涂层比软度类似橡胶的涂层更容易造成磨损和破坏。

混合型配方体系

例如如环氧树脂和聚氨酯等体系的涂料，有时需要电泳固化、双组分固化或者催化改性基料的，都需要适当的混合比例来确保涂层性能。如果混合比例混合不当，会导致固化不足、脆性、延伸性损失等许多最终成膜的问题出现。

化学渗透

暴露在强碱中，如钠、钾和氢氧化钙，会侵蚀涂层中的易感化学基团。全部含酯基的涂料树脂易受此类攻击。 例如，在溶剂型涂料和醇酸涂料中，碱基会攻击酯键，导致键断裂，从而降低分子柔韧性并使薄膜变脆；这最终会导致树脂变质，并在潮湿条件下形成粘性软涂层，或在干燥时形成脆性粉末涂层。

氧化

氧物种（臭氧）是一种强氧化剂，与大多数有机材料（包括涂层）反应，形成自由基，最终光化学脆化降解。

值得注意的是，还有其他几个因素控制着涂层的脆性行为，这些因素目前尚未在这里讨论。

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